Перегудов Ф.И., Тарасенко Ф.П. Введение в системный анализ. Главы 1-3

Подождите немного. Документ загружается.

AUTOMATION

автоматизация

ALGORITHM

алгоритм

MECHANIZATION

механизация

PRACTICE

практика

PRODUCTIVITY

производительность

Успешность всякой

деятельности тем более

вероятна, чем выше

уровень ее

системности;

неудачи вызваны

недостаточной

системностью. Можно

выделить три уровня

системности труда:

механизация,

автоматизация,

кибернетизация.

Возможно в

механизации

ограничены участием

человека.

Автоматизировать

можно только

алгоритмизованные

процессы.

Кибернетизация

состоит во включении в

технологический

процесс интеллекта ─

естественного или

искусственного.

Механизация позволяет решать многие

проблемы. Например, по подсчетам акад. А.И.

Берга, если бы механизация строительных работ

у нас оставалась на уровне строительства

Днепрогэса, то для сооружения только

электростанций уже в прошлой пятилетке

потребовалось бы все трудоспособное население

Советского Союза. В строительстве

электростанций этого не произошло — благодаря

механизации. Но в целом в народном хозяйстве

страны еще весьма высок процент работ,

выполняемых вручную: в промышленности —

несколько меньше половины, в сельском

хозяйстве и в сфере обслуживания —

значительно выше. Таким образом, возможности

механизации еще далеко не исчерпаны.

Однако механизация имеет естественный

предел: работой механизмов управляет человек,

а его возможности ограничены физиологически.

Нельзя делать лопату слишком широкой —

поднимать ее придется человеку. Машина не

должна иметь слишком много приборов —

индикаторов и рычагов управления: у человека

всего два глаза и две руки. Скорость реакции

человека ограничена, поэтому механизация

очень быстрых процессов бессмысленна. Короче

говоря, сам человек является "узким местом"

механизации.

АВТОМАТИЗАЦИЯ

Решение проблемы состоит в том, чтобы

вообще исключить участие человека из

конкретного производственного процесса, т.е.

возложить на машины не только выполнение

самой работы, но и выполнение операций по

регулированию хода, течения процесса работы.

Технические устройства, объединившие эти две

функции, называются автоматами.

В соответствии с этим второй способ повышения

производительности труда (он же второй этап по времени и второй

уровень системности общественного производства) получил название

автоматизации.

Автоматы полностью освобождают человека от выполнения

данной работы*. Они могут иметь разную сложность и выполнять

разнообразные работы. В быт вошли торговые и игровые автоматы,

автоматическая телефонная связь, в промышленности уже существуют

целые автоматические линии, цехи и заводы, развивается промышленная и

транспортная робототехника. Расширенные возможности представляют

перестраиваемые, многофункциональные автоматы, среди которых особое

место занимают ЭВМ. Автоматизации поддаются все более сложные

работы, в том числе такие, которые прежде выполнялись только в виде

мыслительной деятельности. Это опять-таки вызывается объективной

необходимостью. А.И.Берг приводил данные, что если бы плановые,

экономические и финансовые органы нашей страны обрабатывали всю

информацию по-старому, на счетах и арифмометрах, то сейчас все

трудоспособное население страны должно было бы работать "в

бухгалтериях". Этого не произошло — благодаря автоматизации с

помощью ЭВМ.

Однако очень важно понять, что автоматизировать, т.е. полностью

возложить на машину, можно только те работы, которые детально

изучены, подробно и полно описаны, в которых точно известно, что, в

каком порядке и как надо делать в каждом случае, и точно известны все

возможные случаи и обстоятельства, в которых может оказаться автомат.

Только при таких условиях можно сконструировать соответствующий

автомат, и только в этих условиях он может успешно выполнять работу,

для которой предназначен. Пользуясь уже знакомой нам терминологией,

можно сказать, что автомат реализует некоторый алгоритм (в

математическом смысле этого слова), и если алгоритм в какой-то своей

части неправилен или неточен либо встретилась ситуация, не

предусмотренная. алгоритмом, то поведение автомата не может

соответствовать целям его создания.

Итак, автоматизация является мощным средством повышения

производительности труда: по мере совершенствования наших знаний о

тех или иных производственных процессах последние могут быть

автоматизированы во все большей степени. Однако и у автоматизации в

свою очередь существует естественный предел: в реальной жизни часто

приходится сталкиваться с непредвиденными условиями и с

невозможностью полной формализации многих практических действий.

__________

*Правда, при этом человеку приходится выполнять другую работу — по созданию и

обслуживанию автоматов, но это труд совсем другого уровня и квалификации, и, кстати, также

в принципе автоматизируемый.

КИБЕРНЕТИЗАЦИЯ

Наиболее остро такие проблемы возникают в процессе

руководства человеческими коллективами, при управлении

производственными системами, при проектировании и эксплуатации

крупных технических комплексов, при вмешательстве (например,

медицинском или исследовательском) в жизнедеятельность человеческого

организма, при воздействии человека на природу, т.е. в тех случаях, когда

приходится взаимодействовать со сложными системами*. Повышение

эффективности такого взаимодействия является как объективной, так и

субъективной необходимостью, и, естественно, человечество

вырабатывает способы решения возникающих при этом проблем.

Совокупность таких способов представляет собой третий уровень

системности практической деятельности человека. Этот уровень можно

назвать кибернетизацией, поскольку кибернетика первой среди других

подходов стала претендовать на научное решение проблем управления

сложными системами (хотя она оправдала не все ожидания). Соотношение

между тремя рассмотренными уровнями организации труда иллюстрирует

рис. 1.1.

Основная идея разрешения проблем, связанных со сложными

системами, состоит в том, чтобы в тех случаях, когда автоматизация (т.е.

формальная алгоритмизация) невозможна, использовать ту человеческую

способность, которая именно в таких случаях проявляется и которая

называется интеллектом: способность ориентироваться в незнакомых

условиях и находить решение слабо формализованных задач (сказочный

герой мог решать даже такую задачу: "Пойди туда, не знаю куда, принеси

то, не знаю что"). При этом человек выполняет именно те операции в

общем алгоритме, которые не поддаются формализации (например,

экспертная оценка или сравнение многомерных и неколичественных

вариантов, принятие управленческих решений, взятие на себя

ответственности). Именно на этом принципе строятся

автоматизированные (в отличие от автоматических) системы управления,

в которых формализованные операции выполняют автоматы и ЭВМ, а

неформализованные (и, возможно, неформализуемые) операции —

человек. Этот путь, следовательно, состоит в разумном использовании

естественного человеческого интеллекта.

_______________

*В гл. 4 термину "сложная система" будет придан более точный смысл, а сейчас нам

достаточно того (пусть расплывчатого) общеупотребительного смысла, который это понятие

имеет в естественном языке. Впрочем, одну важную сторону сложности мы уже отметили:

нефомализуемость ряда процессов, происходящих в системе, и непредвиденность некоторых

внешних условий.

Однако на этом возможности кибернетизации не кончаются, а,

скорее, лишь начинаются. Вполне логично, в духе лучших научных

традиций, возникает вопрос: нельзя ли смоделировать интеллектуальные

возможности человека — хотя бы в той части, которая необходима для

выполнения конкретных, пусть частных, интеллектуальных операций?

Здесь опыт науки и техники подсказывает два пути: "подглядеть" у

природы алгоритмы интеллектуальной деятельности (т.е. изучать

естественный интеллект) либо "изобрести" эвристически алгоритм

предположительно с интеллектуальными свойствами и исследовать, что

это даст (т.е. конструировать интеллект искусственно).

По ходу изложения мы еще не раз будем возвращаться к

проблемам и результатам кибернетизации. Пока же отметим, что

техническими средствами для этого служат автоматы и ЭВМ. Их

совершенствование и использование для самых разнообразных нужд,

создание алгоритмов и программных систем для ЭВМ приобрели

исключительно важное значение. Настолько важное, что все связанное с

использованием ЭВМ стали выделять в отдельную область науки и

техники, названную информатикой.

Но не менее важная сторона процесса кибернетизации связана с

изучением самих систем, созданием методов организации и управления

сложными системами, развитием системных представлений, системных

теорий.

Подведем итог

Природная системность человеческой практики является одним из

объективных факторов возникновения и развития системных понятий и

теорий. Естественный, спонтанный рост системности человеческой

деятельности сопровождается, дополняется осознанием этой системности,

а затем ускоряется ее сознательным повышением. Роль знания и

соблюдения принципов системности в практике возрастает.

Алгоритмизация любого вида деятельности — важный способ повышения

ее системности.

§ 1.3. ВНУТРЕННЯЯ СИСТЕМНОСТЬ

ПОЗНАВАТЕЛЬНЫХ ПРОЦЕССОВ

Рассматривая объективные причины возникновения и факторы

развития системных представлений и соответствующих методов и теорий,

мы должны отметить объективные особенности человеческого мышления.

Покажем, что сам процесс познания системен и что знания, добытые

человечеством, также системны.

Окружающий нас мир бесконечен в пространстве и во времени, в

большом и в малом, вовне и внутрь (например, В.И. Ленин подчеркивал,

что электрон так же неисчерпаем, как и атом). Человек существует

конечное время и располагает конечными материальными,

энергетическими и информационными ресурсами. И все же человечеству

удается познавать мир и, как показывает его практика, познавать верно. А.

Эйнштейн отмечал, что самое удивительное в природе то, что она

познаваема.

Противоречия между неограниченностью желаний человека

познать мир и ограниченностью существующих возможностей сделать

это, между бесконечностью природы и конечностью ресурсов

человечества имеют много важных последствий, в том числе и в самом

процессе познания человеком окружающего мира.

АНАЛИЗ И СИНТЕЗ В ПОЗНАНИИ

Одна из таких особенностей познания, которые позволяют

постепенно, поэтапно разрешать эти противоречия, — наличие

аналитического и синтетического образов мышления. Суть анализа

состоит в разделении целого на части, в представлении сложного в виде

совокупности более простых компонент. Но чтобы познать целое,

сложное, необходим и обратный процесс — синтез. Это относится не

только к индивидуальному мышлению, но и к общечеловеческому

знанию.

Аналитичность человеческого знания находит свое отражение в

существовании различных наук, в продолжающейся дифференциации

наук, во все более глубоком изучении все более узких вопросов, каждый

из которых сам по себе тем не менее интересен, важен и необходим.

Вместе с тем столь же необходим и обратный процесс синтеза знаний. Так

возникают "пограничные" науки типа биохимии, физикохимии,

биофизики или бионики. Однако это лишь одна из форм синтеза. Другая,

более высокая форма синтетических знаний реализуется в виде наук о

самых общих свойствах природы. Философия выявляет и отображает все

(любые) общие свойства всех форм материи; математика изучает

некоторые, но также всеобщие, отношения. К числу синтетических

относятся и системные науки: кибернетика, теория систем, теория

организации и др. В них необходимым образом соединяются технические,

естественные и гуманитарные знания.

Итак, расчлененность мышления (на анализ и синтез) и

взаимосвязанность этих частей являются очевидными признаками

системности познания.

ЭВОЛЮЦИЯ ВЗГЛЯДОВ НА СИСТЕМНОСТЬ МЫШЛЕНИЯ

Интересно отметить, что осознание диалектического единства

анализа и синтеза пришло не сразу, и в разные исторические эпохи

системность мышления имела различный характер [1]. Ф. Энгельс

отмечал, что в древней Греции преобладало нерасчлененное знание:

"...природа еще рассматривается в общем, как одно целое. Всеобщая связь явлений

природы не доказывается в подробностях: она является для греков результатом

непосредственного созерцания" [11, с. 369] .

Дня последующего этапа — метафизического способа мышления

— характерно преобладание анализа:

"Разложение природы на ее отдельные части, разделение различных процессов и

предметов природы на определенные классы, исследование внутреннего строения

органических тел по их многообразным анатомическим формам — все это было

основным условием тех исполинских успехов, которые были достигнуты в области

познания природы за последние четыреста лет. Но тот же способ оставил нам вместе с

тем и привычку рассматривать вещи и процессы природы в их обособленности, вне их

великой связи, и в силу этого— не в движении, а в неподвижном состоянии, не как

существенно изменчивые, а как вечно неизменные, не живыми, а мертвыми" [11, с. 20-

21].

Сами метафизики ощущали незавершенность аналитического

знания, видели возможность и даже необходимость синтеза, но считали

синтез произвольной деятельностью ума, не имеющей отношения к

природе. Так, Ф. Бэкон писал: —

ANALYSIS

Анализ

MATTER

Материя

THINKING, THOUGHT

Мышление

COGNITION

Познание

SYNTHESIS

синтез

Системность мышления

связана с системностью

мира. В то же время

мышление обладает

самостоятельностью и

большей свободой: в

воображении можно

построить образы

нереализуемых в

практике конструкций.

Практика требует

согласования

системности мышления

с объективной

системностью природы,

т.е. подчинения

мышления некоторым

правилам,

обеспечивающим

правильность познания

и практики.

Совокупность таких

правил является

содержанием

материалистической

диалектики.

"Человеческий разум в силу своей склонности легко

предполагает в вещах больше порядка и единообразия,

чем их находит. И в то время, как многое в природе

единично и совершенно не имеет себе подобия, он

придумывает параллели, соответствия и отношения,

которых нет" [4, с. 20] .

Р. Рекарт утверждал, что [разум должен

предполагать] "порядок даже и там, где объекты

мышления вовсе не даны в их естественной связи" [7,

с. 272] .

Новый, более высокий уровень

системности познания представляет собой

диалектический способ мышления.

В развитие диалектики значительный

вклад внесли представители немецкой

классической философии — И.Кант, И.Фихте, Ф.

Шеллинг.

У Канта имеются прямые суждения о

системности самого мышления и его развития:

"Достигаемое разумом единство есть единство

системы" [9, с. 577] .

"Системы [знаний] кажутся, подобно червям,

возникающим путем generatio aequvoca* из простого

скопления собранных вместе понятий, сначала в

изуродованной, но с течением времени в совершенно

развитой форме" [9, с. 681-682] .

Но Кант считал систему только

идеальной:

"Под системой же я разумею единство многообразных

знаний, объединенных одной идеей" [9, с. 680] .

Исследование процессов развития

познания, соотношения познания и реальности

привело Гегеля к окончательному формированию

диалектики. Ее освобождение от идеализма,

соединение с материализмом, осуществленное

Марксом, и привело к современному пониманию

системности мышления. В перечне характерных

черт диалектики, данном В.И. Лениным [10, с.

178-179] , мы видим как уже известные нам

признаки системы, так и те, с которыми еще

предстоит познакомиться: взаимозависимость

всех понятий без исключения, переходы всех

понятий из одного в другое, относительность

противоположности между понятиями, тождество

противоположностей между понятиями. При этом

(Каждое понятие находится в известном

отношении, в известной связи со всеми

остальными.

_______________

* Самозарождения (лат). В те времена считалось, что черви зарождаются в питательной среде

самопроизвольно, без участия других живых клеток.

Подведем итог

Одной из важнейших объективных причин возникновения

системных наук является системность самого человеческого мышления*.

В данном параграфе основное внимание было уделено системности

процесса логического познания, что прежде всего проявляется в его

структурированности, в частности в выделении подпроцессов анализа и

синтеза. Системен и сам результат познания, т.е. сами полученные знания,

само их представление; однако этот вопрос столь важен для данного

курса, что ему будет посвящена отдельная глава (см. гл. 2).

§ 1.4. СИСТЕМНОСТЬ КАК ВСЕОБЩЕЕ СВОЙСТВО МАТЕРИИ

Обсуждая объективные причины развития системных

представлений, мы убедились, что к важнейшим из этих причин

относятся системность человеческой практической деятельности

(см. § 1.2) и внутренняя системность человеческого мышления (см.

§ 1.3). Возникает вопрос: не является ли системность

специфическим свойством человека, своего рода приспособлением,

выработанным им для собственного удобства, облегчения,

упрощения своей деятельности в окружающем мире, а сам мир не

только безразличен к тому, кто и как его познает, и познает ли

вообще, но может и не иметь ничего общего с нашими

представлениями о нем

МЫШЛЕНИЕ* — ПРИРОДНЫЙ ПРОЦЕСС

Философы давали различные ответы на этот вопрос, прежде всего

в зависимости от того, как они решали основной вопрос философии, но и

внутри философского течения были различия. Например, материалист—

метафизик Ф. Бэкон, как мы отмечали, считал, что умственные построения

полностью произвольны и ничему не соответствуют в природе. С другой

стороны, голландский философ-материалист XVII в. Б. Спиноза

считал,что

"порядок и связь идей та же, что порядок и связь вещей", поскольку

"субстанция мыслящая и субстанция протяженная составляют одну и

ту же субстанцию" [15, с. 407].

И. Кант, в философии которого субъективно-идеалистические

идеи переплелись с агностицизмом и материализмом, пришел к выводу,

что системность является свойством природы:

_______________

*Отметим, что здесь мы делаем акцент на логическом, сознательном мышлении и не

касаемся других важных аспектов интеллекта — роли социальных, эмоциональных,

подсознательных, физиологических и других компонент в человеческом мышлении

"Действительно, закон разума, требующий искать это единство, необходим, так как без

него мы не имели бы никакого связного применения рассудка, а без этого применения

не имели бы никакого достаточного критерия эмпирической истинности, ввиду чего мы

должны, таким образом, предполагать систематическое единство природы непременно

как объективно значимое и необходимое" [9, с. 558].

Е. Дюринг утверждал, что сущность всякого мышления состоит в

объединении элементов сознания в единство. Однако Ф. Энгельс не

согласился с этим:

"Последнее положение просто неверно. Во-первых, мышление состоит столько же в

разложении предметов сознания на их элементы, сколько в объединении связанных

друг с другом элементов в некоторое единство. Без анализа нет синтеза. Во-вторых,

мышление, если оно не делает промахов, может объединить элементы сознания в

некоторое единство лишь в том случае, если в них или в их реальных прообразах это

единство уже до этого существовало" [11, с. 41].

"Над всем нашим теоретическим мышлением господствует с абсолютной силой тот

факт, что наше субъективное мышление и объективный мир подчинены одним и тем же

законам и что поэтому они не могут противоречить друг другу в своих результатах, а

должны согласовываться между собой" [11, с. 581] . "...продукты человеческого мозга,

являющиеся в конечном счете тоже продуктами природы, не противоречат остальной

связи природы, а соответствуют ей" [11, с. 35].

Последнее высказывание не следует, конечно, понимать

упрощенно, будто любой мысленной конструкции обязательно

соответствует некоторая реальная система.

РОЛЬ ДИАЛЕКТИКИ

Из множества непростых и интересных проблем соотношения

наших знаний с реальностью остановимся пока на одной: процесс

познания неотделим от практики, соответствие между реальностью и

нашими представлениями о ней устанавливается не "само по себе", а в

процессе практики. Вот как выразил эту мысль К. Маркс:

"Вопрос о том, обладает ли человеческое мышление предметной истинностью, — вовсе

не вопрос теории, а практический вопрос. В практике должен доказать человек

истинность, т.е. действительность и мощь, посюсторонность своего мышления. Cпop о

действительности и недействительности мышления, изолирующегося от практики, есть

чисто схоластический вопрос" [12, с. 264] .

B.И. Ленин неоднократно повторял и развивал эту мысль:

"Познание есть вечное, бесконечное приближение мышления к объекту. Отражение

природы в мысли человека надо понимать не "мертво", не "абстрактно", не без д в и

ж е н и я , не без противоречий, а в вечном процессе движения, возникновения

противоречий и разрешения их" [10, с. 177].

"Жизнь рождает мозг. В мозгу человека отражается природа. Проверяя и

применяя в практике своей и в технике правильность этих отражений, человек приходит

к абсолютной истине... Истина есть процесс. От субъективной идеи человек идет к

объективной истине через "практику" (и технику)" [10, с. 183] .

Мы еще неоднократно будем обсуждать причины расхождения

между реальностью и ее мысленным отображением, между естественными

и искусственными системами. Сейчас нам важно выделить ту мысль, что

системность — это не только свойство человеческой практики

(включающей и внешнюю активную деятельность, и мышление, и даже

пассивное созерцание), но свойство всей материи. Системность нашего

мышления вытекает из системности мира. Современные научные данные

и современные системные представления позволяют говорить о мире как о

бесконечной иерархической системе систем, находящихся в развитии и на

разных стадиях развития, на разных уровнях системной иерархии.

К изложенным аргументам, которые, в силу их философского

характера, исходят из рассмотрения взаимодействия человека с природой,

в последние годы добавились естественно-научные аргументы

объективной системности природы. Поскольку окружающий нас мир

никем не построен, возникла необходимость объяснить процесс

самоорганизации материи ее внутренними свойствами. Успешная попытка

построения такой теории сделана И.Пригожиным [14].

Подведем итог

Системны не только человеческая практика и мышление, но и сама

природа, вся Вселенная. Системность является настолько присущим и

всеобщим свойством материи, что его можно назвать формой

существования материи. Известные формы существования материи —

время, пространство, движение, структурированность — представляют

собой частные проявления, аспекты системности мира.

§ 1.5. КРАТКИЙ ОЧЕРК ИСТОРИИ РАЗВИТИЯ

СИСТЕМНЫХ ПРЕДСТАВЛЕНИЙ

В предыдущих параграфах мы отмечали, что для возникновения

системных понятий и теорий имеются непреходящие объективные

причины, и поэтому такие теории не могли не возникнуть, а возникнув —

не могут не развиваться, и существующее состояние является лишь

очередным этапом этого развития, которое будет продолжаться. Однако

этот процесс происходит негладко, в нем возможны не только рывки

вперед, но и остановки и даже отступления назад. Осознание системности

мира и модельности мышления всегда отставало от эмпирической

системности человеческой практики. Хотя всегда существует возможность

придать слишком большое значение событиям настоящего времени, но,

пожалуй, не будет преувеличением сказать, что сейчас в процессе

развития системных представлений происходит нечто качественно новое:

системное мышление и системная методология становятся массовыми и в

этом качестве обращаются в "материальную силу", повышая уровень

человеческой практики.

История развития системных представлений первоначально шла

по нескольким отдельным направлениям. С разных исходных позиций

приближались к современному пониманию системности философская

мысль и конкретно-практическая научная и техническая методология. В

своем движении к единой, объективной истине они неминуемо должны